Der General Electric 645 Computer

Der General Electric 645 Computer
Max Krüger
2015 – 11 – 23
GE-645
Warum lohnt es sich, sich mit der GE-645 zu befassen?
Bis heute einflussreiches Design
Sehr ambitioniertes Projekt
Starke gegenseitige Beeinflussung zwischen Betriebssystem
und Rechner
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Motivation
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Vor dem Multics Projekt
GE-635
Aus Militärprojekt MISTRAM entstand M236 Rechner
Prozessor ähnlich zu IBM 7094
GE-600 Serie als Weiterentwicklung
GE-635 als Vollausbau
GE-625 und GE-615 als beschnittene Varianten
Hochmodularer Mainframe
Grundlage für GE-645
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Aufbau der GE-635
Komponenten
Prozessoren
Speichermodule
Ein-/Ausgabe
Peripherie
Prinzipien
Speicherzentriert
Quelle: BeijingMan [1]
Multiprozessor
Multicomputer
Statisch Konfiguriert
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Prozessor
Akkumulatorarchitektur
36 Bit als Standartwortbreite
18 Bit Adressen
72 Bit Fließkommazahlen
Speicherschutz durch Eingrenzung
2 Privilegierungsebenen
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Speicher
Speichermodule als zentrales
Element
2 Kernspeicher Einheiten pro
Speichermodul
Bis zu 4 Prozessoren können auf
ein Speichermodul zugreifen
Quelle: BeijingMan [1]
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Ein-/Ausgabe
Generisches Interface
Geräte spezifische Adapter
Anbindung von Lochstreifenleser, Magnetbandlaufwerken,
Festplatten, Fernschreiber, Lochkarten
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GE-635 Minimale Konfiguration
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GE-635 mittlere Konfiguration
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Geeignete Grundlage für Multics?
Modularer Aufbau mit loser Koppelung der Komponenten
Erwarteter Leistungsverlust durch Speicherschutz
Rekonfigurierbarkeit
Multiprozessorfähigkeit
Paralellität für Mehrbenutzerbetrieb
Skalierbarkeit
Multicomputerfähigkeit nicht genutzt
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GE-645
Quelle: multicians.org [2]
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Der erste Multics Rechner
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Neu konstruierte Speicherverwaltung
Segmentierung
Seitenverwalteter Speicher
Assoziativ Speicher
Auslagerungsspeicher
Dynamisch rekonfigurierbar
Neue Unterbrechungsbehandlung
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Seitenverwalteter Speicher
64 oder 1024 Worte pro Seite
Extended Memory als Auslagerungsspeicher
Zugriffsrechte auf Seitenbasis
used-bit für Seitenersetzungsstrategie
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Segmentierung
Ein Segment-Deskriptor-Register
Zeigt auf Deskriptor-Tabelle
Änderung ist ein privilegierter Befehl
Acht Adress-Basis-Register
Segmente für Datenzugriffe
Zweitverwendung als Versatz in Segmente
Ein Prozedur-Basis-Register
Implizit benutzt für Code-Zugriffe
Nicht explizit Nutzbar
Zugriffsrechte auf Segmentbasis
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GE-645 - Segmentierung DBR/PBR
Quelle: GE-645 Handbuch [3]
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GE-645 - Sprung mit DBR/ABR
Quelle: GE-645 Handbuch [3]
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Segmentierung - ITS, ITB, WTF
ITS/ITB Grundkonzept
Zwei Speicherworte als Deskriptor interpretieren
Zugriffe folgen beliebig vielen solcher Wortpaare
Einzelner Zugriff kann beliebig viele Segment-/Seitenfehler
verursachen
ITS - Indirekt relativ zu Segment
Zeiger kodiert Segmentnummer
Auflösung über DBR
ITS - Indirekt relativ zu Basis
Zeiger kodiert ABR-Nummer
Segment wird durch ABR Festgelegt
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GE-645 ITS Zugriff
Quelle: GE-645 Handbuch [3]
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Assoziativ Speicher
Vollassoziativer Cache
16 Einträge
Speichert Seitenumsetzung
Entspricht heutigem TLB
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Assoziativ Speicher
Quelle: Performance of the GE-645 Associative Memory [4]
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Dynamische Rekonfiguration
System lässt sich im Betrieb erweitern oder verkleinern
Sind 2 Konfigurations-Konsolen vorhanden,
lässt sich das System auch teilen
Konfiguration ist auf Lochkarten gespeichert
Rekonfiguration muss von Hand ausgelöst werden
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GE-645 Rekonfiguration
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Unglückliche Tatsachen des Lebens
(Unterbrechungen)
Synchron Unterbrechungen
3 Klassen von Unterbrechungen (interupt, low priority fault,
fault)
Wachhund-Stopuhr für deaktivieren von niederprioren
Unterbrechungen
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Fazit
Bis heute bewährt
Segmentierung sehr ähnlich zu x86
Seitenverwaltung ist alltäglich
Caches wurden durch wachsende Schere zwischen Speicher
und Prozessor noch viel wichtiger
Überholt und ersetzt
Rekonfiguration heute weitgehend durch Virtualisierung
ersetzt
Gesonderte Speicher für Auslagerung sind verschwunden
Speicherzentrierte Rechner sind Randerscheinung
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Fragen?
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Quellen I
BeijingMan. “BeijingMan Backgrounder”. In: ().
http://beijingman.blogspot.de/2012/07/
beijingman-backgrounder.html [Online; abgerufen
12. November 2015].
Multicians. “Multicians/645 Artist”. In: (2015).
http://www.multicians.org/645artist.html
[Online; abgerufen 13. November 2015].
General Electrics. “GE-645 System Manual”. In: (1968).
Michael D. Schroeder. “Performance of the GE-645
Associative Memory while Multics is in Operation”. In:
Proceedings of the SIGOPS workshop on System
performance evaluation (1971), pp. 227 –245.
T. Kilburn et al. “One Level Storage System”. In: (1961).
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Quellen II
General Electrics. “GE-635 System Manual”. In: (1964).
Centre for Computing History. “GE-635 System Manual
Description”. In: (2015). http:
//www.computinghistory.org.uk/det/15671/GE635-System-Manual/ [Online; abgerufen 11. November
2015].
Jean Bellec. “from GECOS to GCOS8”. In: (2003).
http://www.feb-patrimoine.com/english/
gecos_to_gcos8_part_1.htm [Online; abgerufen 11.
November 2015].
Mich. Burroughs Corp. Detroit. “The Descriptor - A
definition of the B5000 Information Processing System”.
In: (1961).
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Quellen III
A. Bensoussan, C.T. Clingen, R.C. Daley. “The Multics Virtual
Memory: Concepts and Design”. In: Communications of
the ACM 15.5 (1972), [308–318].
Wikipedia. “Mistram”. In: (2015).
http://en.wikipedia.org/wiki/mistram [Online;
abgerufen 12. November 2015]. URL:
http://en.wikipedia.org/wiki/mistram.
Multicians. “Multicians/Glossary”. In: (2015).
http://www.multicians.org/mgl.html [Online;
abgerufen 12. November 2015].
Multicians. “Multicians/Features”. In: (2015).
http://www.multicians.org/features.html
[Online; abgerufen 12. November 2015].
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Quellen IV
Multicians. “Multicians/Protection”. In: (2015).
http://www.multicians.org/protection.html
[Online; abgerufen 12. November 2015].
E. L. Glaser, J. F. Couleur, and G. A. Oliver. “System Design
of a Computer for Time Sharing Applications”. In: Fall Joint
Computer Conference (1965).
600-Series Brochure. General Electric.
DPS/LEVEL 68 and DPS 8M MULTICS PROCESSOR MANUAL.
Honeywell.
John Gintell. “Multics ACM Lecture Nov 16”. In: (1989).
https://www.youtube.com/watch?v=L8Bay04lCxs
[Online; abgerufen 12. November 2015].
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Quellen V
Elliott I. Organick. The Multics System: An Examination of
Its Structure. The Massachusetts Institute of Technology,
1972.
Walter Oberschelp, Gottfried Vossen. Computer
architecture. Oldenbourg Verlag, 2006.
Erik Buchanan, Ryan Roemer, and Stefan Savage.
“Return-Oriented Programming: Exploits Without Code
Injection”. In: Blackhat (2008). http://cseweb.ucsd.
edu/~hovav/talks/blackhat08.html [Online;
abgerufen 13. November 2015].
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